【正文】 釜。 ⑥ 緩沖劑： 碳酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸銨。 ④ 終止劑： 反應(yīng)結(jié)束后殘余的自由基和引發(fā)劑殘留在樹脂內(nèi) , 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量 , 需要消 除它們 , 故而加入終止劑。本設(shè)計采用 88%聚乙烯醇和 %的聚乙烯醇。 配方 及 設(shè)備的選擇 配方的選擇 ① 單體： 氯乙烯純度 %以上。自從乳液聚合法工業(yè)化以后 ,歐洲、日本在連續(xù)懸浮聚合工藝方面開展了大量的研究工 作 ,目前尚未工業(yè)化生產(chǎn) ,但連續(xù)法設(shè)備費用低 ,生產(chǎn)效率高 ,工藝難題少 ,已引起了各國科研院所和生產(chǎn)廠家的重視。采用兩步法聚合的優(yōu)點是顯著縮短了聚合周 期 ,生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。因為聚氯乙烯粒的疏松程度與泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。單體由計量灌經(jīng)過濾器加入聚合釜內(nèi)，向聚合釜夾套內(nèi)通入蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度（ 50～ 58℃）后，改通冷卻水，控制聚合溫度不超過規(guī)定溫度的177。 懸浮聚合生產(chǎn)工藝 懸浮聚合法是工業(yè)生產(chǎn) PVC 樹脂的主要方法 100150μ m直徑的多孔性顆粒 SPVC。在歐洲，各種乳液工藝也用于生產(chǎn)通用樹脂，尤其是壓延和擠出用樹脂。干燥方法也設(shè)計成可以保持較小的粒徑的方式 , 常常采用一些噴霧干燥劑。 第一章 文獻(xiàn)綜述 8 乳液聚合生產(chǎn)工藝 乳液法聚合是在乳化劑存在下，將 VCM 分散在水中形成乳狀液，然后引發(fā)聚合生產(chǎn)乳液 PVC 樹脂 的方法 .策合時，整個體系發(fā)生了相轉(zhuǎn)變過程，即從開始時的液一液乳狀液系統(tǒng) .經(jīng)聚合后轉(zhuǎn)變?yōu)楣桃灰喝闋钜合到y(tǒng)。 第 1 步在預(yù)聚釜中加人定量的 VCM 單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后 在強(qiáng)攪拌 (相對第 2 步聚合過程 )的作用下，釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度進(jìn)行預(yù)聚合。 本體聚合生產(chǎn)工藝，其主要特點是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑?，F(xiàn)在運行的本體法 PVC生產(chǎn)技術(shù)是該公司 1978 年開發(fā)成功的“ 兩段立式釜本體聚合工藝” 。 本設(shè)計采用乙烯路線生產(chǎn)氯乙烯單體。具有代表性的 司的 Inovyl工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán) EDC 和 VCM 直接氯化的 EDC 在裂解爐中進(jìn)行裂解生產(chǎn) VCM 。乙烯、氧氣以及循環(huán)的 HCl在氧氯化單元生成 EDC。乙炔與氯化氫反應(yīng)生成 可采用氣相或液 VCM 相工藝，其中氣相工藝使用較多。G 左右，加壓后的乙炔氣先進(jìn)入水洗二塔深度降溫至 10℃ 以下，再進(jìn)入硫酸清凈塔中除去粗乙炔氣中的 S、 P 等雜質(zhì) 。其中加快建設(shè)保障性安居工程、加快農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加快鐵路公路和機(jī)場等重大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加快農(nóng)村城市化建設(shè)、加快城市電網(wǎng)改造等重大工程建設(shè)都將拉動國內(nèi) PVC 需求的快速、持續(xù)增長。 綜觀中國 PVC 工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，可以負(fù)責(zé)任地講：盡管我國的 PVC 工業(yè)在全球范圍內(nèi)已取得三個第一，即： PVC 產(chǎn)能全球第一； PVC 產(chǎn)量全球第一； PVC 消費量全球第一，但 PVC 在中國還有較大的發(fā)展空間。 第一章 文獻(xiàn)綜述 5 進(jìn) 十一五 期間，中國聚氯乙烯工業(yè)保持了相當(dāng)快的發(fā)展速度，其中 2020年中國聚 氯乙烯產(chǎn)能增長率高達(dá) %，這很大程度上是受 2020 年聚氯乙烯行業(yè)的高額利潤吸引。預(yù)計 2020 年我國聚氯乙烯產(chǎn)量將達(dá)到 1425 萬噸，聚氯乙烯表現(xiàn)消費量將達(dá)到 1428 萬噸。二是硬制品，約占總消費量的 ％，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。此后全國各地的 PVC 裝置相繼建成投產(chǎn)，到目前為止，我國有 PVC 樹脂生產(chǎn)企業(yè) 80 余家，遍布全國 29 個省、市、自治區(qū)，總生產(chǎn)能力達(dá) 220 萬噸／年。據(jù)統(tǒng)計在 20202020 年期間，世界 PVC 消費的增長幅度從原來的6%下降到 4%，而亞洲地區(qū)特別是中國地區(qū)的 PVC 增長幅度則是以 810%的增長幅度在增長。近年來由于建筑及各種管材行業(yè)旺盛需求的推動 , 對硬質(zhì) PVC 的需求增長較快 , 對軟質(zhì) PVC 需求的增長相對較緩。 本設(shè)計旨在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實踐，熟悉工藝流程、生產(chǎn)方案的選擇、設(shè)備的選型等，掌握工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算、設(shè)備的計算、選型，對參考文獻(xiàn)的查閱與學(xué)習(xí)等的方法。 本設(shè)計是以氯乙烯單體為原料，對年產(chǎn)能力為 20 萬噸的 PVC 聚合工藝設(shè)計，以 PVC生產(chǎn)廠為理論資料，并收集有關(guān)的化工設(shè)計資料作參考，按課程設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計。由于它具有優(yōu)良 的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性、陰燃性、物理及機(jī)械性能、抗化學(xué)藥品性能、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且易加工、成本低，可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，是一種能耗少、生產(chǎn)成本低的產(chǎn)品。80 附錄 79 結(jié)束語 78 熱水的綜合利用 77 三廢處理情況 55 汽提塔 42 聚合釜 31 聚合釜 27 沸騰床 20 聚合釜 10 設(shè)備 的 選擇 8 配方 及 設(shè)備的選擇 7 本體法聚合生產(chǎn)工藝 5 乙炔路線 第一章 文獻(xiàn)綜述 山東科技大學(xué) 課程設(shè)計 題 目 : 年產(chǎn) 20萬噸聚氯乙烯工藝設(shè)計 院 系 : 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè) : 化學(xué)工程與工藝 班 級 : 化工工藝 092 學(xué)生姓名 : XXX 指導(dǎo)教師 : 徐 XX 高 X 2020 年 9月 20 日 2 內(nèi)容摘要 本設(shè)計為年產(chǎn) 20 萬 噸聚氯乙烯聚合工藝設(shè)計 ，本文 結(jié)合國內(nèi)外文獻(xiàn)闡述了 PVC 工業(yè) 的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢 ，包括原料路線、聚合方法 、工藝流程及工藝設(shè)備 等。 8 懸浮聚合生產(chǎn)工藝 10 配方的選擇 12 聚合機(jī)理 20 混料槽 29 包裝 31 沸騰床 56 離心機(jī) 78 電石渣上清液的處理 82 第一章 文獻(xiàn)綜述 引言 聚氯乙烯（ PVC）是國內(nèi)外高速發(fā)展的合成材料中 5 大熱塑性合成樹脂之一，以其價廉物美的特點，占合成樹脂消費量的 29%左右，僅次于聚乙烯（ PE），居第二位。目前全世界 PVC糊樹脂總生產(chǎn)能力約 200 萬 t/a, PVC 樹脂在我國塑料工業(yè)中具有舉足輕重的地位，同時 PVC作為氯堿工業(yè)中最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對維持 氯堿工業(yè)的氯堿平衡具有極其重要的作用。設(shè)計圖紙 包括 1 張工藝流程圖； 1 張聚合釜裝配圖 ； 1 張汽提塔設(shè)備圖 。 PVC 樹脂分為軟質(zhì)和硬質(zhì) PVC 兩大類。 世界 PVC 行業(yè)的消費地區(qū) 主要分布在亞洲、北美、歐洲和中東地區(qū)， 20202020年世界 PVC 消費主要以北美和歐洲地區(qū)為主，進(jìn)入 2020 年之后亞洲成為世界第一大消費和生產(chǎn)地區(qū)。 國內(nèi) PVC 生產(chǎn)現(xiàn)狀 我國聚氯乙烯 (PVC)工業(yè)起步于 50 年代，僅次于酚醛樹脂是最早工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性樹脂，第一個 PVC 裝置于 1958 年在錦西化工廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為 3000噸／年 [1]。 我國 PVC 樹 脂的消費主要分為兩大類，一是軟制品，約占總消費量的 ％，主要包括電線電纜、各種用途的膜 (根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門等 )、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。 PVC 產(chǎn)需預(yù)測 2020 年我國聚氯乙烯行業(yè)市場需求穩(wěn)定增長，國內(nèi)聚氯乙烯產(chǎn)量還將保持 10%左右的發(fā)展速度。 2020 年我國聚氯乙烯出口 萬噸，同比 2020 年的 萬噸，增長 %；出口金額達(dá)到 億美元，同比 2020 年的 億美元，增長 %。但需要業(yè)內(nèi)注意的是，由于中國聚氯乙烯產(chǎn)能的過快擴(kuò)張、加上投資者對能源、資源性物資的占有程度的差別較大，國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)正經(jīng)歷和未來必然要經(jīng)歷著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生產(chǎn)布局的改變 ，中國聚氯乙烯行業(yè)則由高速發(fā)展向平穩(wěn)整合過渡。隨著中央政府為應(yīng)對全球金融危機(jī)，保證中國經(jīng)濟(jì)正常、健康發(fā)展，啟動 4 萬億投資后，又陸續(xù)出臺布置實施擴(kuò)大內(nèi)需的十項措施 。 具體工藝為：從乙炔發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng) 水洗一塔溫度降至 35℃ 以下，在保證 第一章 文獻(xiàn)綜述 6 乙炔氣柜至一定高度時，進(jìn)入升壓機(jī)組加壓至 80kpa目前，該方法在國外基本上已經(jīng)被淘汰，由于我國具有豐富廉價的煤炭資源，因此用煤炭和石灰石生成碳化鈣電 石、然后電石加水生成乙炔的生產(chǎn)路線具有明顯的成本優(yōu)勢，我國的 VCM 生產(chǎn)目前仍以乙炔法工藝路線為主。乙烯和氯氣在直接氯化單元反應(yīng)生成 EDC。直接氯化有低溫氯化法和高溫氯化法； 氧氯化按反應(yīng)器型式的不同有流化床法和固定床法， 按所用氧源種類分有空氣法和純氧法； EDC 裂解按進(jìn)料狀態(tài)分有液相進(jìn)料工藝和氣相進(jìn) 料工藝等。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過 98%，目前世界上已經(jīng)有 50 多套裝置采用該工藝 第一章 文獻(xiàn)綜述 7 技術(shù)，總生產(chǎn)能力已經(jīng)超過 470 萬噸 /年 [6]。 本體法聚合生產(chǎn)工藝 本體法 PVC 生產(chǎn)工藝是法國阿托化學(xué)公司的專利技術(shù)。電纜粒料采用雙螺桿和單螺桿兩級擠出選粒一工藝 , 生產(chǎn)多種牌號的電纜粒料 。主要步驟聚合分兩段進(jìn)行，分別為預(yù)聚合和聚合 。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%一 85%(根據(jù)配方而定 )時終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在 PVC 粉料中的 VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將 釜內(nèi) PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。引發(fā)劑體系與懸浮聚合也有所不同，通常是含有過硫酸鹽的氧化還原體系。在美國大部 分乳液聚合的樹脂產(chǎn)品都是糊樹脂（又叫分散型樹脂），少量用于乳膠。這種次級粒子與增塑劑混合 后，經(jīng)剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。然后，對聚合釜進(jìn)行試壓，試壓合格后用氮 氣置換釜內(nèi)空氣。待釜內(nèi)壓力從最高 降到 ～ 時，可泄壓出料，使聚合物膨脹。 近年來 ,為了提高聚合速度和生產(chǎn)效率 ,國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝 ,一般是第一步聚合度控 制在 600 左 右 ,在 第二步聚合前加入部分新單體繼續(xù)聚合。各種聚合方法的發(fā)展方向是逐步向懸浮法聚合生產(chǎn)路 線傾 斜 ,一 些過去采用其它方法生產(chǎn)的樹脂品種已開始采用懸浮聚合工藝生產(chǎn)。 本設(shè)計采用懸浮法 PVC 生產(chǎn)技術(shù)。常用非離子型的脫水山梨醇單月硅酸酯。本設(shè)計采用過氧化二碳酸 2乙基己酯。 ⑤ 阻聚劑：本設(shè)計采用壬基苯酚作為阻聚劑。 第一章 文獻(xiàn)綜述 11 我國已開發(fā)出 70 立方米聚合釜，樣機(jī)已在錦西化工機(jī)械廠研制成功。在大型聚合釜上，國外采用了體外回流冷凝器，體內(nèi)增設(shè)內(nèi)冷管等除熱手段。隨著攪拌技術(shù)的不斷進(jìn)步及攪拌試驗手段的不斷提高，使我們有條件為 PVC 釜配備更理想的攪拌器。但這樣動力消耗大